Автомобильная электрика и электроника

Предисловие 5
Вступление 7
1. Основные электрические величины 15
1.1. Напряжение электрическое 15
1.2. Ток электрический 15
1.3. Сопротивление электрическое 16
1.4. Виды напряжения 16
2. Электрические схемы 19
2.1. Компоненты и структура электрической цепи 19
2.2. Условные обозначения для электрических схем 22
2.3. Виды электрических схем 22
2.3.1. Монтажная схема 23
2.3.2. Принципиальная схема 23
2.4. Обозначение электрооборудования 23
2.5. Обозначение клемм 23
2.6. Примеры электрических схем 28
2.6.1. Пример схемы VW 28
2.6.2. Пример схемы Ford 30
2.7. Расположение компонентов в автомобиле. Системы кодирования 38
3. Измерение значений при помощи мультиметра 39
3.1. Виды мультиметров 39
3.2. Обозначения на аналоговом мультиметре 41
3.3. Обозначения на цифровом мультиметре 42
3.4. Допуски в мультиметрах 44
3.4.1. Аналоговые мультиметры 44
3.4.2. Цифровые мультиметры 45
3.5. Поиск неисправностей при помощи измерения напряжения 46
3.6. Поиск неисправностей при помощи измерения тока 51
3.7. Поиск неисправностей путем измерения сопротивления 54
3.8. Обзор: измерение электрического напряжения, тока и сопротивления 58
3.9. Работа с программами
поиска неисправностей 59
3.9.1 Поиск неисправностей в VW 59
3.9.2. Поиск неисправностей Ford 62
4. Основы электрики 67
4.1. Закон Ома 67
4.2. Потеря электрического напряжения 68
4.2.1. Напряжения в замкнутой электрической цепи 68
4.2.2. Напряжения в разомкнутой электрической цепи 69
4.3. Электрическая мощность 70
4.3.1 Влияние дополнительного потребителя на падение напряжения в подводящих проводах 71
4.4. Удельное сопротивление проводника 72
4.5. Последовательная и параллельная схемы подключения потребителей 73
4.5.1. Последовательная схема 73
4.5.2. Параллельная схема 74
4.5.3. Обзор схем подключения потребителей 76
4.6. Смешанные схемы 77
4.6.1. Расширенная последовательная схема 77
4.6.2. Расширенная параллельная схема 78
4.7. Делитель напряжения, потенциометр 80
4.7.1. Непогруженный делитель напряжения 80
4.7.2. Нагруженный делитель напряжения 81
4.8. Терморезисторы 81
4.8.1. Резисторы с ПТК (положительным температурным коэффициентом) (позисторы) 81
4.8.2. Резисторы с ОТК (отрицательным температурным коэффициентом) (термисторы) 83
4.9. Конденсатор 85
4.9.1. Конденсатор как накопитель заряда 85
4.9.2. Направление тока 85
4.9.3. Структура 86
4.9.4. Принцип действия 86
4.9.5. Процесс зарядки и разрядки 87
4.9.6. Конденсатор в цепи переменного тока 88
4.9.7. Конденсатор как помехоподавляющее средство в автомобиле 89
4.10. Индуктивность 90
4.10.1. Магнетизм 90
4.10.2. Магнитная индукция 94
4.10.3. Катушка 96
4.10.4. Принцип электрического двигателя и генератора 99
4.10.5. Реле 103
5. Принципиальные схемы электронных систем 115
5.1. Диод 115
5.1.1. Диод как электрический вентиль 115
5.1.2 Проверка диодов 116
5.7.3. Применение диода — выпрямление переменных токов 117
5.1.4. Мостовая схема для выпрямления трехфазного тока 118
5.7.5. Диод для разрыва электрических цепей 120
5.7.6. Диод для подавления индуктированного напряжения 120
5.1.7. Маркировка диодов 121
5.2. Диод Зенера (Полупроводниковый стабилитрон) 121
5.2.1. Свойства 121
5.2.2. Диод Зенера в реле защиты от перенапряжений 122
5.2.3. Диод Зенера как выпрямительный диод в трехфазном генераторе 122
5.3. Светодиод (LED) 122
5.3.7. Свойства 123
5.3.2. Структура 123
5.3.3. Примеры использования 125
5.4. Фотодиоды 128
5.4.1. Свойства фотодиода 129
5.4.2. Примеры использования фотодиодов 129
5.5. Транзистор 134
5.5.7. Транзистор как управляемая деталь 135
5.5.2. Сравнение: реле — транзистор 137
5.5.3. Транзистор как усилитель 138
6. Анализ систем автомобиля и диаграммы потока сигналов 141
6.1. Функциональный анализ 141
6.2. Система «Автомобиль» 142
6.3. Диаграмма потока сигналов 143
7. Основы цифровой техники 145
7.1. Различие аналоговой и цифровой техники 145
7.2. Принцип аналоговой передачи 146
7.2.1. Проблема аналоговой передачи 147
7.2.2. Пример аналоговой передачи 147
7.3. Комбинационная логика при помощи цифровых принципиальных схем 149
7.4. Обзор: основные логические функции 152
7.5. Логические элементы как звенья обработки 153
7.5.1. Уровень сигнала 153
7.5.2. Уровень сигналов в автомобиле 154
7.6. Логические операции 154
7.6.1. Логическая операция «И» 154
7.6.2. Логическая операция «ИЛИ» 156
7.6.3 Логическая операция «НЕ» 157
7.6.4.0бзор 158
7.6.6. Наиболее употребляемые условные обозначения 159
7.7. Прочие принципиальные схемы 161
8. Обмен данными в автомобиле 165
8.1. Пример 166
8.2. Обработка информации в блоке управления 168
8.3. Аналогово-цифровой преобразователь 170
8.4. Разъемные соединения как слабые места системы 171
8.5. Обмен данными через шину данных 172
8.6. Самодиагностика 173
8.7 Диагностическая шина 177
8.8. Бортовая сеть и управление нагрузкой 184
9. Управление и регулирование 191
9.1. Отличие: управление — регулирование 191
9.1.1. Контур управления 191
9.1.2. Контур регулирования 191
9.2. Управление 192
9.2.1. Определение управления 192
9.2.2. Звенья контура управления 192
9.2.3. Входные и выходные величины контура управления 192
9.2.4. Виды управления (отличительный признак: представление сигналов) 194
9.2.5. Системы бинарного управления 194
9.2.6. Системы аналогового управления 195
9.2.7. Системы цифрового управления 196
9.2.8. Виды управления (отличительный признак: обработка сигналов) 197
9.3. Регулирование 198
9.3.1. Человек как регулятор в контуре регулирования 198
9.3.2. Определение: регулирование 199
9.3.3. Блок-схема контура регулирования 200
9.3.4. Компоненты регулирующего устройства 201
9.3.5. Параметры техники автоматического регулирования 202
9.3.6. Классификация регуляторов 202
9.3.7. Переходная характеристика 203
9.3.8. Регулирование силы тока 203
9.3.9. Регулирование частоты вращения при холостом ходе 205
9.3.10. Система вентиляции топливного бака 208
9.4. Адаптивные системы автоматического регулирования 209
9.4.1. Адаптация на примере лямбда-регулирования 210
9.4.2. Проблемы диагностики из-за адаптации 211
10. Автомобильный осциллоскоп 213
10.1. Аналоговое и цифровое представление сигналов 213
10.2. Сопряжение DC/АС 214
10.3. Ось Y 214
10.4. Ось X 215
10.5. Триггер 216
10.5.1. Уровень срабатывания триггера 216
10.5.2. Фронт триггера 217
10.6. Представление типичных сигналов датчика 217
10.7. Диагностика генератора 219
10.7.1. Наличие гармоник 219
70.7.2. Влияние сопряжения на представление сигнала 220
10.7.3. Примеры неисправностей при диагностике генератора 220
11. Шинные системы для передачи информации 223
11.1. Развитие электронных систем 223
11.2. Необходимость шинных систем 224
11.3. Основные принципы 226
П.3.1. Структуры шин данных 227
7 7.3.2. Основные принципы цифровой передачи данных 229
11.4. Шина данных CAN 231
7 7.4.7. Передача сигналов 231
7 7.4.2. Процесс коммуникации 235
11.4.3. Диагностика 238
11.5. Шина данных LIN 243
11.6. Оптические шинные системы для передачи данных 245
7 7.6.7. Передача сигналов через световоды 246
11.6.2. Шина данных MOST 248
11.6.3. Диагностика шины данных MOST 249
11.6.4. Шина Byteflight 250
11.7. Bluetooth 252
11.8. Шина FlexRay 254
11.9. Примеры создания сетей при помощи шинных систем для передачи данных 256
11.10. Программирование, кодирование, персонификация, индивидуализация 261
12. Системы зажигания 269
12.1. Бесконтактная система зажигания 269
12.1.1. Преимущества 269
12.1.2. Структура и функции 270
12.13. Индуктивное формирование сигнала в бесконтактной
транзисторной системе зажигания с накоплением энергии в индуктивности 271
12.1.4. Формирование сигнала датчиком Холла 272
12.1.5. Поиск неисправностей в бесконтактной системе зажигания 273
12.2. Электронная система зажигания 277
12.2.1. Функциональная схема с входами и выходами на блоке управления 278
12.2.3. Дополнительно возможные входные сигналы 280
12.2.4. Выходные сигналы и инструкции по поиску неисправностей 282
12.3. Полностью электронная система зажигания 283
12.3.1. Структура и преимущества электронного распределения высокого напряжения 283
12.3.2. Электронное распределение высокого напряжения через двухискровые катушки зажигания2В4
12.3.3. Обратная связь по току зажигания при электронном распределении высокого напряжения285
12.3.4. Инструкции по поиску неисправностей 286
13. Системы впрыска 287
13.1. Непрерывная система впрыска (K-Jetronic) 288
13.1.1. Принцип работы и обзор системы 288
13.1.2. Компоненты и принципы их действия 289
13.1.3. Дополнительные компоненты с электрическим управлением 295
13.1.4. Электрическая схема 296
13.1.5. K-Jetronic с лямбда-регулированием 297
13.2. Электромеханическая система непрерывного впрыска бензина KE-Jetronic 297
13.2.1. Конструктивные отличия системы от системы K-Jetronic 298
13.2.2. Входные сигналы и их значение
для электронного управления 299
73.2.3. Влияние электрогидравлического регулятора давления на
объем впрыскиваемого топлива 301
13.3. Система распределенного впрыска (L-Jetronic) 302
13.3.1. Общее описание принципа действия 302
1 3.3.2. Компоненты и их функции 303
13.3.3. Функции блока управления 312
13.3.4. Общий обзор на основании электрической схемы 315
13.4. Система центрального впрыска Mono-Jetronic 316
13.4.1. Топливная система *…_. 316
13.4.2. Входные сигналы для определения рабочего режима 318
13.4.3. Функции блока управления и выходные сигналы 320
13.5. Лямбда-регулирование 321
13.5.1. Адаптация горючей смеси 323
13.5.2. Конструкция и принцип действия кислородного датчика 324
73.5.3. Кислородный датчик из диоксида титана 326
73.5.4. Планарный кислородный датчик 326
73.5.5. Планарный широкополосный кислородный датчик 327
13.6. Системы впрыска дизельного топлива с электронным регулированием 328
73.6.7. Общее описание с обзором системы 328
73.6.2. Подробное описание входных сигналов и их влияние на работу системы 329
73.6.3. Управление различными типами ТНВД и другие выходные сигналы 332
13.6.4. Система непосредственного впрыска дизельного топлива 336
73.6.5. Меры по уменьшению выбросов ОГв автомобилях с дизельным двигателем 347
14. Комбинированные системы зажигания,
впрыска и современные требования к ним 351
14.1. Общая информация 351
14.2. Дополнительные функции в разных вариантах электронной системы управления двигателем 352
14.3. Цифровая электроника двигателя с впрыском во впускной коллектор 355
14.4. Цифровая электроника бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива 361
14.5. Европейская система бортовой диагностики (E-OBD) 363
14.6. Автомобили на газовом топливе 366
74.6. /. Введение и определение терминов 367
14.6.2. Работа на природном газе 368
14.6.3. Газобаллонные установки и переоборудование 372
14.6.4. Законодательные требования 374
15. Системы регулирования и управления динамикой автомобиля 377
15.1. Антиблокировочная система (ABS) 377
75.7.7. Основные функции системы ABS и ееустройство 377
15.1.2. Датчикугловой скорости вращения колес 378
15.1.3. Закрытая система с 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами 380
75.7.4. Открытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами 383
75.7.5. Закрытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами 385
75.7.6. Система АВ5 в мотоцикле 388
15.2. Противобуксовочные системы 392
75.2.7. Противобуксовочная система с 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами 394
15.2.2. Противобуксовочная система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами 399
15.3. Системы курсовой устойчивости 404
75.3.1. Принцип действия системы курсовой устойчивости 404
15.3.2. Входные и выходные сигналы 408
15.4. Регулируемые системы блокировки 414
75.4.7. Входы и выходы на блоке управления 415
75.4.2. Электрогидравлическая и электромагнитная блокировка 418
75.4.3. Электрическая схема полноприводной системы с электрогидравлической
и электромагнитной блокировкой дифференциала 421
15.5. Электронное регулирование жесткости амортизаторов 422
16. Пассивные системы безопасности 427
16.1. Введение 427
16.2. Принцип действия фронтальных подушек безопасности 428
16.3. Контроль системы и правила техники безопасности 435
16.4. Боковые подушки безопасности 441
16.5. Головная подушка безопасности/оконная подушка безопасности 443
16.6. Пиротехнический натяжитель ремня безопасности 444
16.7. Компактная подушка безопасности (евро-подушка) 447
16.8. Пример комплексной системы 449
17. Противоугонные системы 453
17.1. Электронные иммобилайзеры 453
17.1.1. Иммобилайзер с транспондером 454
77.7.2. Пример компонентного иммобилайзера 457
17.2. Системы противоугонной сигнализации 458
77.2.7. Общее описание системы 458
77.2.2. Подробное описание входных сигналов с компонентами 460
77.2.3. Выходные сигналы и электрическая схема системы противоугонной сигнализации 467
18. Электронные системы комфорта 471
18.1. Система отопления, вентиляции и кондиционирования 471
18.1.1. Общий принцип работ и конструкция системы 471
18.1.2. Принцип работы кондиционера 473
18.1.3. Входные сигналы 475
78.7.4. Выходные сигналы и их функции 478
18.1.5. Электрическая схема 482
18.2. Электронная система управления АКП 487
18.2.1. Описание системы 487
78.2.2. Подробное описание входных и выходных сигналов 489
78.2.3. Бесступенчатая автоматическая коробка передач 497
18.3. Система электронного управления сцеплением и роботизированная
коробка передач 500
18.3.1. Электронная система управления сцеплением 500
78.3.2. Роботизированная коробка передач 504
18.4. Круиз-контроль 507
18.4.1. Принцип действия 507
18.4.2. Подробное описание компонентов, входных и выходных сигналов 508
18.4.3. Адаптивный круиз-контроль 511
18.5. Электронное измерение расстояния в качестве парковочной системы 518
18.6. Система центральной блокировки замков 523
18.6.1. Система центральной блокировки замков с пневматическими активаторами 524
18.6.2. Система центральной блокировки замков с электрическими серводвигателями 526
18.6.3. Система интеллектуального доступа в автомобиль 534
18.7. Электрические стеклоподъемники 536
18.8. Сдвижной люк крыши с электроприводом 542
18.9. Наружные зеркала с электроприводом 544
18.10. Электрическая регулировка сидений 545
18.11. Электрическая регулировка сидений / зеркал с функцией памяти 547
18.12. Электрическая регулировка рулевой колонки 551
18.13. Дополнительные системы отопления 552
18.13.1. Варианты систем отопления 552
18.13.2. Принцип действия отопителя 555
78.13.3. Указания для дополнительного оснащения и законные предписания 556
78.13.4. Диагностика и электрическая схема автономной системы отопления 559
19. Встроенные информационные системы для водителя 563
19.1. Общие сведения 563
19.2. Различные возможности ввода
и входные сигналы 564
19.3. Индикация и воспроизведение 568
19.4. Навигационные системы 569
19.4.1. Общие сведения 569
19.4.2. Определение местоположения и расчет маршрута 569
19.4.3. Компоненты и техника в автомобиле 571
19.4.4. Возможные функции 574
7 9.4.5. Возможные сбои и их причины 576
19.5. Телефон в автомобиле 578
19.5.1. Развитие мобильной связи 578
19.5.2. Основы работы и техника 579
7 9.5.3. Примеры разных вариантов и этапы развития 582
79.5.3.2. Варианты мобильных телефонов, встраиваемых в автомобиль 584
19.6. Телематика 592
79.6.7. Транспортная телематика 592
79.6.2. Функция экстренного вызова 594
79.6.3. Онлайн-службы 596
19.6.4. Функции телематики, относящиеся к автомобилю 597
20. Гибридные системы 599
20.1. Определение * 599
20.2. Классификация .». 599
20.2.1. Классификация по конструкции 599
20.2.2. Классификация по степени электрификации 600
20.3. Привод дополнительных агрегатов в автомобилях с полным гибридным приводом 604
20.4. Преимущества и проблемы электрических приводов автомобилей 605
20.4.1. Взаимодействие электродвигателя и ДВС 605
20.4.2. Преимущества электрических приводов автомобилей 606
20.4.3. Слабые стороны электрических приводов автомобилей 606
20.5.Toyota Prius в качестве примера последовательно-параллельного гибрида 607
20.5.1. Компоненты привода 607
20.5.2. Высоковольтные аккумуляторы 608
20.5.3. Распределение мощности 613
20.5.4. Конструкция и принцип действия синхронной электрической машины трехфазного тока614
20.5.5. Инвертор/конвертор 617
20.5.6. Электронный блок управления 618
20.5.7. Система безопасности автомобиля Prius с гибридным приводом 619
20.6. Автомобили с защитой от высокого напряжения 621
20.6.1. Искробезопасность 621
20.6.2. Принципы безопасности автомобилей, работающих с высоким напряжением 622
20.6.3. Технические меры предосторожности при обслуживании высоковольтных систем 622